高压水除鳞喷嘴性能测试系统研究

论文摘要

在轧钢生产过程中,板坯、方坯等在加热炉中加热都会发生氧化,并生成很厚的氧化铁皮,附着在钢铁材料表面上。另外,钢铁在轧制过程中,还会发生二次氧化,形成薄薄的二次氧化铁皮。在轧辊的辗压作用下,一部分氧化铁皮被破碎成小片状自动脱落,另一部分则被压入金属表面,形成夹渣、麻点、疤痕等,成为影响轧材表面质量的重要因素之一。为了改善成品质量,目前在钢铁轧制中广泛采用在线高压水除鳞系统。高压水除鳞系统是利用高压水喷出时产生的强大的冲刷力和冷却力,由于轧材的基体材料和氧化铁皮层的冷却收缩率不同而产生的剪切力,又因高压水水渗入基体材料和氧化铁皮之间产生的蒸汽膨胀而爆裂,使氧化铁皮破碎并与基体表面脱离,同时高压水还可将氧化铁皮冲掉。高压水除鳞系统的关键部件是高压水除鳞喷嘴。近年来,国内外一些研究人员对高压水除鳞喷嘴进行了大量的研究,结果表明,喷嘴的除鳞效果和冷却效果不仅仅与喷水条件有关,还和喷嘴的种类、结构以及安装布局有很大的关系。研制一套高压水除鳞喷嘴的性能测试系统,对国产以及进口的喷嘴进行特性测试,为生产选择合适喷嘴、提高除鳞效果和板坯质量,具有十分重要的意义。本文结合工程实际,分析了高压水除鳞系统中喷射冲击力对除鳞效果的影响,并综合研究了影响喷射冲击力的各个要素,例如喷射压力、喷嘴出流量、喷射角和喷射距离,以及喷嘴的布置对喷射特性的影响等,如喷嘴安装前倾角和偏转角,并以此设计出高压水除鳞喷嘴性能测试系统。本系统主要由三个部分组成,包括高压水除鳞喷嘴的供水系统、电气控制系统和计算机辅助测试系统。文中还讨论了喷射打击力的测试方法,提出了传感器作“之”字形运动的测试方案,并对该方案做了详细分析。本文在信号处理中,采用复合滤波技术,结合最小二乘法、曲面拟合算法,绘制了测试系统压力—流量曲线和打击力三维分布特性曲面,从而使整个测试系统控制有效,全面准确的反映高压水除鳞喷嘴的性能,对喷嘴的结构和现场安装具有重要的指导作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源及意义
• 1.2 高压水除鳞喷嘴国内外发展现状
• 1.2.1 高压水除鳞喷嘴国内发展现状
• 1.2.2 高压水除鳞喷嘴国外发展现状
• 1.3 喷嘴性能测试系统国内外发展现状
• 1.3.1 喷嘴测试系统国内发展现状
• 1.3.2 喷嘴测试系统国外发展现状
• 1.4 本课题主要研究内容
• 第二章 高压水除鳞系统参数分析与设计
• 2.1 除鳞原理
• 2.2 高压水除鳞系统构成及参数分析
• 2.3 除鳞系统参数设计
• 2.4 本章小结
• 第三章 喷嘴性能测试系统的研制
• 3.1 主要参数的测试方法
• 3.2 测试方案及系统实现
• 3.2.1 水压控制系统
• 3.2.2 电气控制系统
• 3.3 本章小结
• 第四章 喷嘴性能测试系统软件开发
• 4.1 软件设计思路
• 4.2 特性监测模块
• 4.3 平台运动控制模块
• 4.4 压力-流量特性曲线模块
• 4.5 打击力分布图
• 4.6 数据库管理模块
• 4.7 打印模块
• 4.8 本章小结
• 第五章 信号分析与处理
• 5.1 滤波方法
• 5.2 测试中主要误差干扰及对策
• 5.3 曲线拟合
• 5.4 曲面拟合
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文